共振式曲轴弯曲疲劳试验机分析研究

自适应共振式曲轴弯曲疲劳试验机。阐述了该试验机的工作原理、系统设计及主要性能指标。利用该试验机对日本大发公司生产的经过圆角滚压处理的曲轴的极限承载弯矩进行了测试。结果表明，该试验机具有制造成本低、结构紧凑、测试精度高、工作稳定可靠、效率高、节能、噪声小等优点。曲轴弯曲疲劳试验机前言弯曲疲劳强度是曲轴工作可靠性的基本判据。弯曲疲劳试验能较全面地反映结构参数和工艺因素对曲轴弯曲疲劳强度的影响。目前国内普遍采用机械激振式曲轴弯曲疲劳试验机进行疲劳试验，该装置存在工作效率低、载荷及试件开裂情况监测困难、精度差、数据可信度低、难于实现自动报警、工作噪声大、能耗高等缺点。为克服机械激振式曲轴弯曲疲劳试验机的上述缺点，研制了一种自适应共振曲轴弯曲疲劳试验机。该试验机采用自适应共振方法，可使曲轴弯曲疲劳试验机始终工作在共振区上。工作原理自适应共振方法是利用系统的固有频率反馈控制激振力，使振动系统始终稳定地工作于共振状态的一种方法。自适应共振曲轴弯曲疲劳试验机的工作原理为：将被试曲拐作为弹性元件，在曲拐的两侧对称装上个摆体，激振力施于摆体的一端使系统产生共振，左右摆体相对摆动时使曲轴受到对称脉动的弯曲负荷，以此模拟发动机曲轴在工作状态中所承受的负荷。自适应共振曲轴弯曲疲劳试验机结构原理图由振动学可知，机械振动系统的固有频率为：式中，为系统刚性系数；为系统转动惯量。当激振器给出与该系统固有频率相同的激振力时，两摆体被激振，系统进入共振状态，作为弹性元件的曲拐在足够的振幅及振动次数下工作，在工作过程中，当曲拐出现细微裂纹时，系统的刚度将有所下降，并在自振频率上反映出来。自适应控制系统根据传感器检测到的振动系统的运动信号，经电路处理后输入激振器电路，产生与新的固有频率相适应的激振力，使振动系统又在新的共振区上工作。根据频率的变化能及时捕捉到细微裂纹的出现，是自适应共振曲轴弯曲疲劳试验机特有的功能。